為什麼焊接時要輸入一定的能量

❶ 焊接時，如何正確選擇線能量

不同的材料對焊接線能量控制的目的和要求： 不同的材料對焊接線能量回控制的目的和要答求不一樣。如：（1）焊接低合金高強鋼時，為防止冷裂紋傾向，應限定焊接線能量的最低值；為保證接頭沖擊性能，應規定焊接線能量的上限值。（2）焊接低溫鋼時，為防止因焊縫過熱出現粗大的鐵素體或粗大的馬氏體組織，保證接頭的低溫沖擊性能，焊接線能量應控制為較小值。（3）焊接奧氏體不銹鋼時，為防止合金元素燒損，降低焊接應力，減少熔池在敏化溫度區的停留時間，避免晶間腐蝕，應採用較小的焊接線能量。（4）焊接耐熱耐蝕高合金鋼時，為減少合金元素燒損，避免焊接熔池過熱而形成粗晶組織降低高溫塑性和疲勞強度，防止熱裂紋，獲得較好「等強度」的接頭，應採用較小的焊接線能量。

❷ 焊接時,為什麼需要具有高能量密度的熱源進行加熱

焊接是指使用高溫熔化金屬連接兩個金屬板的工藝，這種連接方式可以在較短的時間內獲得較高的強度。焊接時，需要具有高能量密度的熱源進行加熱，因為：

• 高能量密度的熱源能夠產生較高的溫度，從而使金屬達到熔化的溫度。

• 焊接過程中，金屬需要被加熱到較高的溫度，然後快速冷卻。這就需要具有高能量密度的熱源，能夠在較短的時間內將金屬加熱到熔化的溫度，再快速冷卻。

• 高能量密度的熱源能夠提供較大的熱量，從而使焊縫在熔化後較快地冷卻，避免焊縫受損。

❸ 為什麼焊接時能量越集中越好

1

第
2
章

焊接熱源模型

焊接熱源的物理模型，涉及兩個問題。一是熱源的熱能有多少作用在工件之上；二是已經作用
於工件上的熱量，是如何在工件上分布的。因此，建立焊接熱源的物理模型，是進行焊接熱過程和
熔池行為分析或數值模擬的前提和條件。本章針對上述兩個問題展開討論。

2.1
焊接熱效率和焊接熔化效率

電弧焊接時通過電弧將電能轉換為熱能，利用這種熱能來加熱和熔化焊絲（或焊條）與工件。
熔化極焊接時，焊接過程中焊絲
(
或焊條
)
熔化，熔滴把加熱和熔化焊絲
(
或焊條
)
的部分熱量帶給
熔池。而對於鎢極氬弧焊，電極不熔化．母材只利用一部分電弧的熱量。弧焊時，電弧功率可由下
式表示

a
IU
Q

0

(2-1)

式中，
a
U
是電弧電壓
(V),
I
是焊接電流
(A)
，
0
Q
是電弧功率
(
W
),
即電弧在單位時間內所析出的能
量。

由於能量
0
Q
不是全部用在加熱焊件，故真正有效用於加熱焊件的功率為

a
IU
Q
Q




0

(2-2)

式中，

為電弧功率有效利用系數或稱為焊接熱效率，它與焊接方法、焊接工藝參數和焊接材料的
種類
(
焊條、焊絲、保護氣等
)
有關。各種弧焊方法在常用焊接工藝參數下的熱效率

見表
2-1
。

表
2-1
各種弧焊方法的熱效率

弧

焊

方

法



葯皮焊條手工焊

埋弧自動焊

C02
氣體保護焊

熔化板氬弧焊
(MIG)
鎢極氬弧焊
(TIG)
0.65-0.85
0.80-0.90
0.75-0.90
0.70-0.80
0.65-0.70

2
在其他條件不變的情況下，

值隨著弧長的增加、電弧電壓的提高而下降，隨著電弧電流的增
大或電弧潛入熔池而增加。應當指出，這里所說的熱效率

，只是考慮焊件所能吸收到的熱能。實
際上這部分熱能一方面用於熔化金屬而形成焊縫，另一方面則流失於焊件而造成熱影響區。

值並
沒有反映出這兩部分熱量的比例。

根據定義，電弧加熱工件的熱效率

是電弧在單位時間內輸入到工件內部的熱量
Q
與電弧總功
率
0
Q
的比值，即

0
Q
Q



（
2-3
）

0
2
1
Q
Q
Q




（
2-4
）

2
1
Q
Q
Q



（
2-5
）

式中，
1
Q
—單位時間內熔化焊縫金屬（處於液態
m
T
T

時，
m
T
為熔點）所需的熱量（包括熔化潛
熱）
；
2
Q
—單位時間內使焊縫金屬處於過熱狀態（
m
T
T

）的熱量和向焊縫四周傳導熱量的總和。

式（
2-5
）說明，已進入焊件的熱量
Q
也不是全部用來熔化焊縫金屬。因此，定義焊縫金屬熔化
的熱有效利用率（簡稱為焊接熔化熱效率）
m

為單位時間內被熔化的母材金屬在
m
T
時（處於液態）
的熱量與電弧有效熱功率的比值

2
1
1
Q
Q
Q
m




（
2-6
）

根據以上定義，

m
w
H
A
v
Q

0
1


（
2-7
）

式中，
0
v
為焊接速度，
w
A
為焊縫橫截面積，

為被焊材料密度，
m
H
為液態金屬的重量熱焓：

m
m
p
m
L
T
C
H



（
2-8
）

其中，
p
C
為比熱，
m
T
為熔點，
m
L
為熔化潛熱。

將（
2-7
）和（
2-8
）式代入（
2-6
）式，得

Q
L
T
C
A
v
m
m
p
w
m
)
(
0





（
2-9
）

3

值可由下式求出

a
m
m
w
IU
H
A
v
Q
Q
1
0
0







（
2-10
）

從焊接熱過程計算的角度來看，
焊接熱效率

的准確選取是提高計算精度的先決條件。
關於

值
的確定方法，國內外的許多研究者從不同的角度進行了研究
[109-112]
。概括來說，主要有測試法、
計算
—測試法和電弧物理分析法。
但不同的研究者給出的

值差別較大。